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第5章磁场与回旋加速器5.1磁与人类文明5.2怎样描述磁场第5章磁场与回旋加速器1.了解我国古代在磁方面的成就，知道地磁场及认识各种磁性材料.2.知道磁感线的定义，知道条形磁体的磁感线分布及磁感线的特点.(重点)3.知道磁通量是定量描述磁场的物理量，知道磁通量的概念，并会进行计算.(重点)4.了解磁感应强度，知道其方向的规定.(重点、难点)一、改变人类活动的发明指南针是我国古代四大发明之一，我国古人利用磁石指向南北的特性发明了指示方向的司南，在古代这种器具称为“________”.指南针的发明，促进了人类文明的传播，使航海事业得到了发展.指南针二、地磁场及磁性材料1.地磁场(1)定义：地球周围存在磁场，这个磁场叫________.(2)地理南北极与地磁南北极的关系：指南针在静止时沿地球南北取向，这表明地球是一个大磁体.地磁的N极(北极)位于地理的______附近，地磁的S极(南极)位于地理的______附近.地磁场南极北极(3)磁偏角地磁的两极跟地理的两极__________，地磁轴和地球自转轴两者的夹角约为________，因而水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角，这个交角叫做________.并不重合11°磁偏角2.形形色色的磁性材料(1)磁化：人们通过人工方法使磁性材料获得______的过程.(2)退磁：磁性材料被磁化后，在一定条件下会失去磁性，这个过程叫做______或______.磁性退磁去磁(3)磁性材料的分类根据磁性材料被磁化后退磁的难易程度分为_____________和_____________.磁化后容易退磁的物质叫做_____________，不容易退磁的物质叫做_____________.(4)计算机磁盘及磁盘驱动器计算机磁盘是在盘片上均匀地涂上一层极薄的磁性材料构成的，盘片是软塑料薄膜的叫______，盘片是硬的铝片或陶瓷片的叫______.盘片按指定格式被磁化，就成了能保存信息的磁盘.软磁性材料硬磁性材料软磁性材料硬磁性材料软盘硬盘三、磁场的描述1.磁场的形象描述(1)实验观察磁感线的分布①磁感线：是在磁场中画出的一些有方向的______，在这些______上，每一点的切线方向都在该点磁场的方向上.②磁感线的疏密表示磁场的______.③磁感线不相交、不相切、不中断、是闭合曲线；在磁体外部，从______指向______；在磁体内部，由______指向______.曲线曲线强弱N极S极S极N极(2)匀强磁场磁感应强度______、______处处相同的磁场叫匀强磁场，匀强磁场的磁感线是一些__________的平行直线.大小方向间距相同1.在用实验观察时，细铁屑的分布是磁感线吗？提示：不是.2.磁场的定量描述(1)磁通量①定义：设在匀强磁场中有一个与磁感线方向垂直的平面，若穿过该平面的磁感线有Φ条，我们就称穿过这个平面的磁通量为Φ.②单位：韦伯，简称____，符号是______.1Wb＝1T·m2韦Wb③磁通量是标量，但有正负.(2)磁感应强度①定义：垂直穿过某单位面积上的________叫做磁感应强度.②定义式：B＝ΦS.③单位：特斯拉，简称____.符号是____.1T＝1Wbm2④磁感应强度是矢量，自由小磁针静止时______所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向.磁通量特TN极2.穿过某一面积的磁感线条数越多，该处的磁场就越强吗？提示：不一定，穿过某面积的磁感线条数不仅和磁感应强度有关还与该面的放置方式有关.对地磁场的认识学案导引1.指南针指南的原因是什么？2.地磁场的分布和条形磁铁形成的磁场一样吗？1.地磁场：地球本身是一个磁体，附近存在的磁场叫地磁场，地磁的南极在地球北极附近，地磁的北极在地球南极附近，磁感线分布如图所示.2.地磁场的分布特点(1)地磁体周围的磁场分布：与条形磁铁周围的磁场分布情况相似.(2)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下.(3)在赤道正上方，距离地球表面高度相等的各点，磁场的强弱相同，且方向水平向北.(4)在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方.3.指南针指南的原因地球的磁场很弱，其表面的磁场比一条小磁铁近旁的磁场弱得多，然而，能自由旋转的小磁针已显示出地磁场对它的作用，指南针正是利用这一原理制成的.人们使用指南针以防止旅游、探险时迷路.地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地球的北极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的.以上关于地磁场的描述正确的是()A．①②④B．②③④C．①⑤D．②③[思路点拨]解决此类问题应先明确地磁场的分布特点及地球表面各处地磁场的方向.[解析]本题考查地磁场的特点与分布，地磁场与条形磁铁的磁场相似，主要有三个特点：(1)地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，磁感线分布如图所示.(2)在磁场B的水平分量(Bx)总是从地理南极指向北极，而竖直分量(By)则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下.[答案]D(3)在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北.故正确答案为D．本题易误认为①⑤也正确，误认为①正确的原因是受“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的影响，简单套用这一结论而不理解指南针指南北的原理.误认为⑤正确的原因是不清楚地磁场的分布情况.以后在解决此类问题时应弄清物理现象的原理，指南针的指向取决于指南针所处位置的磁场方向，其N极指向该处磁场方向，地磁场由南向北，其方向并非与地面平行，所以小磁针的南极指向地球南方.1.关于地磁场下列说法中正确的是()A．地理位置的南、北极即为地磁场的南、北极B．在赤道上的小磁针的N极在静止时指向地理南极C．在赤道上的小磁针的N极在静止时指向地理北极D．地磁场在地表附近某处有两个分量，水平分量指向地理的北极附近，竖直分量一定竖直向下解析：选C．根据地磁场的特点可知：地理北极附近为地磁场南极，地理南极附近为地磁场北极，但并不重合，A错误；小磁针由于受到地磁场的作用，静止时，N极总指向地理北极，B错误，C正确；在赤道正上方，地磁场方向水平向北，在南半球地磁场的竖直分量向上，在北半球竖直分量向下，D错误.对磁感线的进一步理解学案导引1.磁感线就是磁体周围的磁场吗？2.如何用磁感线说明磁场的特点？1.对磁感线的理解(1)磁感线是为了形象地研究磁场而假想的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线.(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线较密的地方磁场较强，磁感线较疏的地方磁场较弱.(3)磁场中某一点，磁感线的方向、磁场的方向和小磁针静止时N极所指的方向，三者是一致的.(4)任意两条磁感线不能相交，也不能相切.(5)没有画磁感线的地方，并不表示那里没有磁场的存在.通过磁场中的任意一点总能而且只能画出一条磁感线.(6)磁场中的任意一条磁感线都是闭合曲线.2.磁感线与电场线的比较比较项目磁感线电场线相似点意义用来形象地描述磁场方向和强弱而假想的线用来形象地描述电场方向和强弱而假想的线方向某点的切线方向为磁场方向，也是小磁针N极的受力方向某点的切线方向为电场方向，也是正电荷受电场力的方向比较项目磁感线电场线相似点疏密表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交在空间不相交不同点闭合曲线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，不是闭合曲线(1)从电场、磁场的概念理解两种场线的相同点：矢量性——线的切线方向；强弱——线的疏密；方向的唯一性——空间任一点场线不相交.(2)从两种场的区别理解两种场线的区别：电场——正负电荷分离——电场线有始、终(不闭合)；磁场——N、S极不分离——磁感线闭合.(3)在没有画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在.(4)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交.关于磁场、磁感线，下列说法正确的是()A．磁场并不是真实存在的，而是人们假想出来的B．磁铁周围磁感线的形状，与铁屑在它周围排列的形状相同，说明磁场呈线条形状，磁感线是磁场的客观反映C．磁感线可以用来表示磁场的强弱和方向D．磁感线类似电场线，它总是从磁体的N极出发，至S极终止[思路点拨]解此题要注意两点：(1)磁场的物质性(2)磁感线的特点及用途[解析]磁针放在磁体的周围受到力的作用，说明磁体在周围空间产生了磁场，磁场是一种客观物质，由此可知选项A是错误的；人们为了形象地描绘磁场，用图形——磁感线将抽象的磁场描绘出来，磁感线是假想的曲线，客观上并不存在，铁屑在磁场中被磁化为小磁针，在磁场的作用下转动，最终规则地排列起来，显示出磁感线的分布特点，并非磁场的客观反映.电流的磁场和磁体的磁场的磁感线都是闭合曲线，在磁体外从N极到S极，在磁体内从S极到N极，而电场线从正电荷出发到负电荷终止，不闭合.由此可知选项B、D是错误的，选项C正确.[答案]C用磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它是一种理想化模型，并不真正存在.由于磁体的N极和S极是不可分离的，所以磁感线总是闭合的曲线，可以这样理解和记忆：磁感线——N、S极不可分离——磁感线闭合.2.关于磁感线的说法，正确的是()A．磁感线总是从N极出发，终止于S极B．磁感线是客观存在的、肉眼看不见的曲线C．磁感线上任一点的切线方向表示该点磁场的方向，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱D．磁感线就是磁场中铁粉排列成的曲线解析：选C．磁感线是闭合不相交的、假想的、实际不存在的线.是为了形象描述磁场而引入的线.故选C．磁通量和磁感应强度学案导引1.磁通量是如何定量描述磁场的？磁通量和磁感线间有什么关系？2.磁通量越大，磁场就越强吗？磁场的方向能用磁通量表示吗？1.对磁通量的理解(1)关于磁通量也可以这样定义：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直磁场的面积S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量.(2)若平面与磁场垂直Φ＝BS.若平面与磁场不垂直①Φ＝BScosα(α为S与垂直于B的平面间的夹角)②Φ＝BSsinθ(θ为B与平面间的夹角)由此可见，在计算磁通量时一定要注意α、θ角的位置.(3)磁通量虽然是标量，但有正、负，若规定磁感线从某一侧穿入平面时为正值，则从该侧穿出平面为负值.从两个相反方向穿过某一平面的磁通量可相互抵消.(4)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积.如图所示，在水平方向的匀强磁场中，平面abcd与垂直于磁感线方向的平面的夹角为θ，则穿过面积abcd的磁通量应为Φ＝B·Scosθ.Scosθ即为面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们称之为“有效面积”.若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为Φ1，反向磁感线条数为Φ2，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)，即Φ＝Φ1－Φ2.2.磁感应强度的理解(1)磁感应强度是定量描述磁场强弱的物理量，其作用相当于用电场强度描述电场.磁场中穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度.(2)磁感应强度越大的地方，磁感线越密集.(3)磁场中某点的磁感应强度的大小取决于磁场本身，与其他因素无关.(4)磁感应强度有方向，其方向也就是该处的磁场方向，与该处的磁感线的切线方向相同，也与放在该处的小磁针的N极的受力方向相同.一边长为10cm的正方形线圈放在匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向成30°角时，若通过线圈的磁通量为2.5×10－3Wb，则该磁场的磁感应强度B为多少？[思路点拨][解析]线圈垂直于磁场方向的面积S＝L2sin30°＝0.1×0.1×12m2＝5×10－3m2，则B＝ΦS＝2.5×10－35×10－3T＝0.5T.[答案]0.5T利用公式B＝ΦS进行计算时，必须明确B与S垂直的前提，若不垂直时可采用两种方法处理：(1)将面积S向垂直磁场方向投影.(2)将磁感应强度B进行分解，利用与面积垂直的磁感应强度的分量.3.关于磁通量，下列说